用于骨力生物学研究的加载装置

背景：关节软骨组织细胞对力学刺激产生反馈来维持它的形态和结构,进而适应环境。加载装置能提供研究关节软骨力生物学的合适的力学环境。目的：根据组织工程仿生的原理,建立一种用于软骨力学生物学研究的双频加载装置。方法：该力学环境采用双频加载方式实现,通过控制可调凸轮和压电陶瓷振幅和频率来实现低频-高幅载荷耦合高频-低幅载荷,同时使用有限元法对受载体进行力学分析。结果与结论：按照仿真的原理,研制出用于软骨力生物学研究的加载装置。在双频加载的条件下,软骨浅表层受到的力学载荷最大,其次是中间层,深层受到的力学应力最小;在高频10Hz和20Hz与低频1Hz和2Hz叠加时,软骨表现出不同的力学响应,但是二者引起的差异很小。该力学环境的构建可能有助于组织工程的发展和临床医学的应用,未来将采用生物学实验进行检验。     

构建关节软骨的滚压加载装置

背景:通常使用的加载装置或反应器有灌流式生物反应器、液压系统、直接动态压缩装置、剪切系统、拉伸装置或其中部分的组合.以上每一种载荷单独作用都没有实现软骨功能化培养,但即使是这几种的组合也不足以表征软骨的力学状态,构建的软骨功能与天然软骨仍有较大差距.目的:首次提出和研制了一种用于关节软骨构建的滚压加载装置,并在滚压加载条件下分析软骨的受力状态.方法:该装置包括滚动控制系统和压缩调节机构.滚动控制系统通过步进电机、丝杠控制辊子滚动速度,由齿轮和齿条啮合形成辊子纯滚动,辊子能够以均匀速度滚过培养物.压缩调节机构通过楔形滑块的相对滑动可以保证工作面平行升降,从而可以对培养物产生均匀、可调的压缩量.结果与结论:该装置对培养物提供了滚压的力学条件,使培养物处于动态压缩变形和剪切变形的复合加载过程.在滚压的力学条件下,有限元分析表明培养物受到复杂力学状态.培养物浅表层受到交替出现的压力、拉应力;中层在滚动方向平面内应力与表面有一定夹角,角度由45°～+45°呈周期变化;深层处应力都为压应力,与3个坐标轴方向接近.该装置的加载运动方式与关节的运动方式一致,滚压加载可能有利于功能化关节软骨结构、功能的构建.     

人胎关节软骨细胞体外培养的生物学特性

目的:研究软骨组织工程中传代软骨细胞与原代的差异。方法:用5个月人胎关节软骨分离培养细胞,观察细胞存活率、贴壁率、生长曲线和组织形态学的改变。结果:(1)软骨块在4℃下,3d 内细胞存活率可达 93.4％～97.6％。(2)原代细胞为圆形或三角形;第4代有一半转变成梭形,到第6代全部变为长梭形。(3)传代细胞贴壁时间(2～3h)短于原代(4～7h)。玻璃瓶内贴壁率传代细胞为78.7％～85.5％,原代8.8％。(4)生长曲线表明,从原代到第4代都有高增殖力;到第8代时增殖降低;到第12代几乎丧失细胞增殖。结论:软骨块4℃冷藏,3d内对细胞存活率无明显影响。第4代细胞贴壁快、增殖快,适于作为组织工程用细胞。第8代以后不适合。     

组织工程化软骨修复关节软骨缺损

背景：目前治疗软骨缺损的方法均有明显缺陷,组织工程软骨修复关节软骨缺损为微创治疗软骨缺损提供了新方法。目的：总结组织工程软骨应用于修复关节软骨缺损的新进展。方法：由第一作者用计算机检索万方数据库（2000/2010）和PubMed数据库（2000/2010）,检索词分别为＂软骨缺损,组织工程软骨＂和＂articular cartilage defects,tissue-engineered cartilage＂,语言分别设定为中文和英文。从组织工程软骨及其新进展2方面进行总结,对组织工程软骨的发展及构建等方面进行介绍。共检索到666篇文献,按纳入和排除标准对文献进行筛选,共纳入23篇文章。结果与结论：近年来随着细胞支架材料的不断发展和组织构建技术的日趋成熟,结合活性细胞和支架的组织工程软骨为微创修复关节软骨缺损提供了良好的治疗手段及方法,组织工程软骨修复软骨缺损是完全可行的,C-GP凝胶与种子细胞相容性好,可做为组织工程软骨的理想支架,但细胞支架的制备及选择仍然是组织工程软骨的热点和难点。     

组织工程化软骨修复关节软骨缺损

背景:目前治疗软骨缺损的方法均有明显缺陷,组织工程软骨修复关节软骨缺损为微创治疗软骨缺损提供了新方法.目的:总结组织工程软骨应用于修复关节软骨缺损的新进展.方法:由第一作者用计算机检索万方数据库(2000/2010)和PubMed 数据库(2000/2010),检索词分别为"软骨缺损,组织工程软骨"和"articular cartilage defects,tissue-engineered cartilage ",语言分别设定为中文和英文.从组织工程软骨及其新进展2 方面进行总结,对组织工程软骨的发展及构建等方面进行介绍.共检索到666 篇文献,按纳入和排除标准对文献进行筛选,共纳入23 篇文章.结果与结论:近年来随着细胞支架材料的不断发展和组织构建技术的日趋成熟,结合活性细胞和支架的组织工程软骨为微创修复关节软骨缺损提供了良好的治疗手段及方法,组织工程软骨修复软骨缺损是完全可行的,C-GP 凝胶与种子细胞相容性好,可做为组织工程软骨的理想支架,但细胞支架的制备及选择仍然是组织工程软骨的热点和难点.     

木瓜蛋白酶诱导大鼠膝早期骨关节炎软骨表面的电镜扫描

背景：木瓜蛋白酶注射建立骨性关节炎动物模型是用于骨关节炎防治研究的常用方法之一。 目的：观察木瓜蛋白酶和L-半胱氨酸混合注射诱导大鼠膝早期骨关节炎进程中扫描电镜下软骨表面形态学变化。 方法：2%木瓜蛋白酶和0.03 mol/L左旋半胱氨酸按2∶1比例混匀,取0.15 mL注射至SD大鼠右膝关节腔诱导骨关节炎模型,左膝注射等量生理盐水为对照组,另取2只4膝不做处理为正常对照组,于注射后第2,4,6周后分别使用扫描电镜观察股骨内侧髁关节软骨表面形态学变化。 结果与结论：正常和对照组可见表面分布较均匀的浅坑。木瓜蛋白酶和L-半胱氨酸混合注射2周后大鼠软骨表面出现凹凸不平,皱缩扭曲变形;4周表面变薄,局部出现小裂纹;6周出现深大裂纹,软骨缺损。提示2%木瓜蛋白酶和0.03 mol/L左旋半胱氨酸混合注射诱导的早期骨关节炎模型的时间节点可以定在4-6周。     

关节软骨缺损修复的研究与进展

目的:综合分析关节软骨的功能特征及临床上治疗关节软骨缺损的方法。资料来源:应用计算机检索Medline 1994-01/2005-02有关关节软骨功能特性及关节软骨缺损治疗方法的文章,检索词“articular cartilage,cartilage tissue engineering,joint replacement”,限定文章语言种类为English。同时检索万方数据库2000-01/2005-12有关关节软骨功能特性及关节软骨缺损治疗方法的文章,检索词“关节软骨,软骨缺损,组织工程”,并限定文章语言种类为中文。资料选择:对检索到的关节软骨及软骨缺损方面的相关信息进行整理,选取针对性强的文章。同一领域的文献则选择近期发表或权威杂志的文章。资料提炼:共检索到62篇相关文献,其中23篇文章符合要求。资料综合:由于体内关节软骨的自身修复能力极其有限,一旦发生损伤或者病变,很难自愈,甚至导致关节损坏,多需要外源性修复或启动内源性因素修复。当前,治疗关节软骨疾病的手术方法有软骨下穿透术、软组织移植术、关节软骨移植、关节置换等手段,而目前软骨组织工程的发展也为关节软骨修复提供了一种前景光明的治疗手段。结论:虽然已有诸多方法用于治疗关节软骨损伤和病变,且在短期内有一定疗效,但目前仍无有效的治疗手段确保关节软骨长期的功能恢复。所以软骨修复未来的发展应当基于化学、生物学及其他生命科学的概念,来设计、构建和恢复复杂关节软骨的功能。     

应用组织工程学技术修复关节软骨缺损

目的：关节软骨缺损一直是临床上的一个难题。目前的治疗包括自体或异体骨软骨移植修复、软骨膜或骨膜移植修复、组织工程学技术的发展使体外培养软骨细胞修复关节软骨缺损进入了一个新的发展时期，通过查阅文献对体外培养软骨细胞修复关节软骨缺损进行综述。资料来源：应用汁算机检索Medline 1993-01／2004-06关于组织工程学技术修复关节软骨缺损的文章，检索词为“articular cartilage defects、tissue engineering technology”，限定语言种类为英文；同时计算机检索中国期刊数据库1993-01／2004-06相关组织工程学技术修复关节软骨缺损的文章，检索词“关节软骨缺损，组织工程学技术，体外培养”，限定语言种类为中文资料选择：对资料进行初审，纳入标准：小有关软骨细胞的结构、功能、及其体外培养的意义研究：②有关体外培养种子细胞的选择的研究：⑧软骨细胞修复关常软骨缺损的前景展望的研究。排除标准：文献中重复研究、综述、Mata分析类文章：未排除文章中资料是否应用了随机、对照和盲法。资料提炼：共收集到32篇相关文献，含追溯法查找文献6篇，18篇符合纳入标准，排除14篇文献，其中4篇系重复研究，7篇为临床应用，3篇为软骨细胞支架的研究。18篇文献中有7篇对软骨细胞的特征进行综述，5篇是理想种子细胞的选择的研究，6篇为软骨细胞修复关节软骨缺损的前景展望的研究一资料综合：软骨细胞体外培养大量扩增、分化维持其正常的表型及代谢的调控因素为组织工程化软骨修复软骨缺损、体外培养软骨细胞建立软骨细胞库开拓了一条新的途径：软骨细胞，间充质干细胞（骨髓、骨膜或软骨膜来源）、滑膜细胞或转基因细胞等均町作为种子细胞。可来源于同种异体甚至异种细胞。自体软骨细胞植入技术已经作为一个传统自体软骨细胞移植术的替代品被骨科界广泛接受：结论：体外培养软骨细胞技术，目前已经成熟。组织工程学技术修复关节软骨缺损的方法很多：组织工程学技术的发展使体外培养转骨细胞修复关节软骨缺损进入了一个新的发展时期，基质诱导的自体软骨细胞植入技术修复关节软骨缺损开辟了新的道路。     

关节软骨修复与相关细胞因子的作用

背景:关节软骨损伤后几乎不能完全修复,在生理负荷下容易发生退行性改变,最终发展成骨性关节炎.利用细胞生长因子构建组织工程化软骨,修复重建受损关节软骨,为骨关节软骨疾病的治疗开辟了新的途径.目的:全面了解细胞因子特性与正常关节软骨相似的组织工程软骨的构建,明确目前细胞因子促进软骨分化修复的研究进展.方法:电子检索中国生物医学文献数据库和计算机Medline数据库1994/2009收录的关节软骨修复与相关细胞因子相关综述和论文报告,并分析其研究进展.结果与结论:共纳入软骨细胞因子相关文献29篇.关节软骨损伤后的修复非常有限,其对创伤、炎症的反应是由软骨细胞、滑膜组织分泌或关节液中含有的细胞因子所介导的.软骨细胞基质中的生长因子,通过不同的细胞信号通路使基因表达启动或关闭,在软骨生长和分化中发挥重要作用,同时软骨细胞周围环境因素也影响调控诱导分化的结果.     

关节软骨修复与相关细胞因子的作用

背景：关节软骨损伤后几乎不能完全修复,在生理负荷下容易发生退行性改变,最终发展成骨性关节炎。利用细胞生长因子构建组织工程化软骨,修复重建受损关节软骨,为骨关节软骨疾病的治疗开辟了新的途径。目的：全面了解细胞凶子特性与正常关节软骨相似的组织工程软骨的构建,明确目前细胞因子促进软骨分化修复的研究进展。方法：电子检索中Ⅲ生物医学文献数据库和计算机Medline数据库1994／2009收录的关节软骨修复与相关细胞因子相关综述和论文报告,并分析其研究进展。结果与结论：共纳入软骨细胞因子相关文献29篇。关节软骨损伤后的修复非常有限,其对创伤、炎症的反应是由软骨细胞、滑膜组织分泌或关节液中含有的细胞因子所介导的。软骨细胞基质中的生长因子,通过不同的细胞信号通路使基因表达启动或关闭,在软骨生长和分化中发挥重要作用,同时软骨细胞周围环境因素也影响调控诱导分化的结果。     

The mechanobiology of cancellous bone structural adaptation

The distinguishing morphological feature of cancellous bone is its high level of porosity relative to cortical bone. This porosity leads to more free surfaces and thus to more of the cellular constituents that inhabit those surfaces. As a result, cancellous bone is often more metabolically active and responsive to stimuli than cortical bone. This extends to the relationship between cancellous bone's internal structure and external mechanical loading. Observational investigations established this relationship as early as the late 19th century. These findings point to the interplay between biology and the cellular mechanical environment, forming the underpinnings of the modern term mechanobiology. Interestingly, it has proven to be more straightforward to assay the biological response than to quantify the precise mechanical environment of cancellous bone and the influence of cancellous bone structure. Despite this concern, significant insights into the nature of cancellous bone mechanobiology can be obtained from computational simulations that allow investigators to determine the morphological consequences of quantitative assumptions about cancellous bone mechanobiology. As the power of computers and the sophistication of these modeling techniques continue to grow, we can expect an increased impact in terms of clinical diagnosis and treatment. The next decade will bring improvements in exercise interventions to prevent and reverse bone loss; improved replacement-joint designs, particularly for those joints currently having poor expected outcomes; and an integration of computer simulation technology with clinical scanners.     

双维控制牙槽骨牵张器的成骨效应

背景:牵张成骨增高牙槽嵴在基础研究及临床已有很多成功报道,双维控制垂直牙槽骨牵张器可有效防止单向直线牵张器行牙槽骨牵张发生轴向移位.目的:研制双维控制的牙槽骨牵张器,并通过动物实验观察其成骨效应.方法:选择杂种犬4只,拔除一侧下颌前磨牙形成萎缩牙槽骨模型.1个月后行骨切开放置双维牵张器,7 d后垂直牵张 (1 mm/d,共5 d).完成垂直牵张后,利用双维牵张器颊向控制功能将移动骨块颊向牵出(大约2.4 mm),固定2个月后行大体观察及组织学检查.结果与结论:4只犬中2只黏膜伤口愈合良好,2只黏膜出现裂开,行二次缝合后愈合,牵张器固位良好,未出现松动、脱落.牵张骨块向垂直向及颊向的位移量满足实验目的要求,牙槽骨垂直向高度平均增加(5.0±0.2) mm,颊向宽度平均增加(2.4±0.3) mm.大体观察及组织学检查均证实牵张成骨的骨块新骨形成良好.说明双维控制垂直牙槽骨牵张器能较好的控制移动骨块垂直或颊向的移动方向,并且新骨形成良好.     

双维控制牙槽骨牵张器的成骨效应

背景：牵张成骨增高牙槽嵴在基础研究及临床已有很多成功报道,双维控制垂直牙槽骨牵张器可有效防止单向直线牵张器行牙槽骨牵张发生轴向移位。目的：研制双维控制的牙槽骨牵张器,并通过动物实验观察其成骨效应。方法：选择杂种犬4只,拔除一侧下颌前磨牙形成萎缩牙槽骨模型。1个月后行骨切开放置双维牵张器,7d后垂直牵张（1mm/d,共5d）。完成垂直牵张后,利用双维牵张器颊向控制功能将移动骨块颊向牵出（大约2.4mm）,固定2个月后行大体观察及组织学检查。结果与结论：4只犬中2只黏膜伤口愈合良好,2只黏膜出现裂开,行二次缝合后愈合,牵张器固位良好,未出现松动、脱落。牵张骨块向垂直向及颊向的位移量满足实验目的要求,牙槽骨垂直向高度平均增加（5.0±0.2）mm,颊向宽度平均增加（2.4±0.3）mm。大体观察及组织学检查均证实牵张成骨的骨块新骨形成良好。说明双维控制垂直牙槽骨牵张器能较好的控制移动骨块垂直或颊向的移动方向,并且新骨形成良好。     

A portable surgical navigation device to display resection planes for bone tumor surgery

Introduction: Surgical navigation has been used in musculoskeletal tumor surgical procedures to improve the precision of tumor resection. Despite the favorable attributes of navigation-assisted surgery, conventional systems do not display the resection margin in real time, and preoperative manual input is required. In addition, navigation systems are often expensive and complex, and this has limited their widespread use. In this study, we propose an augmented reality surgical navigation system that uses a tablet personal computer with no external tracking system.

Material and methods: We realized a real-time safety margin display based on three-dimensional dilation. The resection plane induced by the safety margin is updated in real time according to the direction of sawing. The minimum separation between the saw and the resection plane is also calculated and displayed. The surgeon can resect bone tumors accurately by referring to the resection plane and the minimum separation updated in real time.

Results: The effectiveness of the system was demonstrated with experiments on pig pelvises. When the desired resection margin was 10?mm, the measured resection margin was 9.85?±?1.02?mm.

Conclusions: The proposed method exhibits sufficient accuracy and convenience for use in bone tumor resection. It also has favorable practical applicability due to its low cost and portability.     

A qualitative study of phlebotomy device selection

Limited research exists comparing Vacutainer versus butterfly phlebotomy devices. The purpose of this study was to examine decision processes staff use when choosing a device. A qualitative, purposive sampling was used and determined a gap between correct device use and reported practice. Applied findings can enhance employee safety.     

简易的水封式吸气阈值负荷装置

目的:介绍简易的“水封式”吸气阈值负荷装置的设计原理,论证其具备可提供准确吸气阈值的功能和阻力负荷很低的特点。方法:①结构及原理:由吸气室、呼气室、相应呼吸管路和两个单向瓣组成。吸气时,只有当负压增加到超过吸气室内吸气管的水柱时,才能产生吸气流速,由此产生吸气阈值负荷。②验证方法:4个志愿人员参与实验,记录不同吸气阈值负荷呼吸资料。结果:在吸气相吸气阈值压力(Pth)是稳定的,开启压力(Pop)和Pth间呈良好线形关系。吸气瓣阻力与Pth(P>0.05)和3L/s范围内的吸气流速(P>0.05)均无相关性。该装置同样可提供稳定的呼气阈值负荷。结论:“水封式”装置是一种简易可靠的吸气阈值负荷装置,可用于呼吸锻炼和研究。     

COPD缓解期患者阈压力负荷吸气肌锻炼的疗效观察

作者自行研制一种阈压力负荷吸气肌锻炼器，该锻炼器通过弹簧控制吸气瓣开瓣压，压力负荷与弹簧压缩程度成直线关系，故调节方便且基本不受吸气流量的影响。３４例ＣＯＰＤ缓解期患者用４０％最大口腔吸气压（ｍａｘｉｕｍｉｎｓｐｉｒａｔｏｒｙｐｒｅｓｕｒｅ，ＭＩＰ）作为压力负荷，每天用该锻炼器锻炼４０ｍｉｎ，５周后ＭＩＰ由６３７±２１７ｋＰａ（４７９±１６３ｍｍＨｇ）增加到７７９±２４２ｋＰａ（５８６±１８２ｍｍＨｇ），Ｐ＜００１，负荷呼吸时间由１７２４±９０３ｓ延长到２６７９±１５７５ｓ（Ｐ＜００１），常规肺功能指标则无明显变化。２５例对照组上述指标均无明显变化。锻炼组中８例继续锻炼１０周，ＭＩＰ和负荷呼吸时间较锻炼５周时进一步提高；用力肺活量、第一秒用力呼气量和最大通气量也较锻炼前增加。另外８例停止锻炼１０周后各项参数均返回到锻炼前水平。